DE102019219839A1

DE102019219839A1 - Verfahren zum Bereitstellen eines erstarrungsfähigen flüssigen Stoffs

Info

Publication number: DE102019219839A1
Application number: DE102019219839.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Mauser; Markus Mehl; Johannes Hoegl; Andreas Waldvogel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112983687A

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen eines erstarrungsfähigen flüssigen Stoffs (13) - insbesondere eines inerten Stoffs (13), vorzugsweise Wasser - in einem Behälter (16), dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Vorhersage einer Menge (V13) flüssigen oder festen Stoffs (13) in dem Behälter (16) ein Berechnungsmodell (203) verwendet wird.

Description

Stand der Technik
Für Kraftfahrzeuge und deren verbrennungsmotorische Antriebe werden steigende Anforderungen an Kohlendioxidemissionen gestellt. Deswegen werden Brennkraftmaschinen hinsichtlich ihres Verbrauchs, der unmittelbar mit dem damit verbundenen Kohlendioxidausstoß zusammenhängt, weiter optimiert, das heißt Verbräuche verringert. Bekannte Maßnahmen sind hierzu beispielsweise die Erhöhung der Verdichtung. Des Weiteren werden immer öfter Brennkraftmaschinen konzipiert und vermarktet, deren Hubraum relativ klein ist (Downsizing, hohe spezifische Hubraumleistung) und die zudem mit ein- oder zweistufiger Turboaufladung zur Reduzierung von Kohlendioxidemissionen kombiniert sind. Derartige Brennkraftmaschinen können jedoch in Betriebspunkten mit hoher Last bezüglich Verbrauch nicht im optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Dies liegt beispielsweise daran, dass der Betrieb durch die sogenannte Klopfneigung des Kraftstoffs und/oder hohe Abgastemperaturen begrenzt ist. Eine Maßnahme zur Verringerung der Klopfneigung besteht darin einen Spätverzug der Zündung vorzunehmen. Spätverzug bedeutet, dass der Zündzeitpunkt so spät gelegt wird, dass in diesem Fall ein mit der Verbrennung einhergehender Druckanstieg nicht nur sein Maximum nach dem Zündzeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt erreicht, sondern auch so spät ist, dass durch das gleichzeitige Expandieren des verbrennenden Gasgemisches im Arbeitstakt und damit einem verringerten Druckanstieg die Gefahr klopfender Verbrennung vermieden wird. Dies hat allerdings den Nachteil, dass zum Abrufen gleicher Leistung für den Fall eines Spätverzugs der Zündung im Vergleich mit einer früheren Zündung ein höherer Kraftstoffeinsatz erforderlich ist. Um die Abgastemperatur zu senken, kann auch eine sogenannte Anfettung des Gemischs durchgeführt werden (Lambda < 1, zum Beispiel Lambda = 0,9).
Eine weitere mögliche Maßnahme zur Reduzierung der Klopfneigung und zur Senkung der Gastemperatur ist die Einspritzung einer beispielsweise inerten Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Eine derartige Einspritzung kann dabei direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine oder in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine erfolgen. Beispielhaft ist aus der Veröffentlichung DE 26 02 287 A1 ein Verfahren zum Bereitstellen eines flüssigen Stoffs (Wasser) bekannt. Das Wasser ist in einem Wassertank gelagert und kann beispielsweise im Winter über Nacht in dem abgestellten Kraftfahrzeug einfrieren. Zum Auftauen des Eises und/oder zum Erwärmen des Wassertanks auf eine vorgewählte Temperatur wird das Motorkühlwasser verwendet. Das Wasser wird mittels einer Wasserpumpe, beispielhaft ausgeführt als elektromotorisch betriebene Zahnradpumpe, gefördert. Dabei erscheint nachteilig, dass zum Auftauen des Eises in dem Wassertank eine verhältnismäßig lange Zeit verstreichen dürfte, da zunächst das Kühlwasser der Brennkraftmaschine erwärmt und zu Wärmeaustauschrohren im Wassertank geleitet werden muss. Die Zeitdauer bis zu einem Auftauen einer ersten nutzbaren Wassermenge erscheint lang und ist technisch nicht ohne größeren Aufwand abschätzbar. Alternativ kann auch eine elektrische Tankheizung zum Auftauen verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines erstarrungsfähigen flüssigen Stoffs - insbesondere eines inerten Stoffs, vorzugsweise Wasser - in einem Behälter vorgesehen. Hierbei wird für eine bzw. zu einer Vorhersage einer Menge flüssigen oder festen Stoffs in dem Behälter ein Berechnungsmodell verwendet. Ein Vorteil dieses Vorgehens besteht darin, dass durch das verwendete Berechnungsmodell ermittelt wird, wann eine Menge des erwähnten flüssigen Stoffs für weitere Verfahrensschritte zur Verfügung steht. Zu diesen Verfahrensschritten kann beispielsweise das Einspritzen des Stoffs in einen Brennraum gehören, wodurch ein Verbrennungsverfahren beeinflusst werden kann. Je präziser das Berechnungsmodell ist, desto treffender kann das Berechnungsmodell einen bestimmungsgemäßen Einsatz des flüssigen Stoffs freigeben. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass durch das Berechnungsmodell ein frühestmöglicher Einsatz des flüssigen Stoffs beispielsweise in Verbrennungsprozessen ermöglicht werden kann und so beispielsweise ein Temperaturverlauf von Verbrennungsvorgängen beeinflusst werden kann (Kühlung). Durch einen derartigen Einfluss auf den Temperaturverlauf von Verbrennungsvorgängen kann auf eine Entstehung und damit auch auf eine Menge von Schadstoffen in einem Abgas einer Brennkraftmaschine Einfluss genommen werden.
Zudem ermöglicht eine Anwendung eines derartigen Berechnungsmodells je nach Auslegung - beispielsweise abhängig vom Fahrverhalten im Winter - die Ermittlung der benötigten Menge Wassers für die Wassereinspritzung. Es ist so beispielsweise auch eine Anpassung der Heizleistung in dem Behälter möglich, um die beispielsweise minimal nötige aufgetaute Menge an flüssigem Stoff möglichst wirtschaftlich zu erzeugen. So kann beispielsweise bei einem eher unterdurchschnittlichen Wasserverbrauch bzw. Flüssigkeitsverbrauch bzw. Verbrauch eines flüssigen Stoffs eine entsprechende Einspritzung zu Beispiel früher aktiviert werden. Bei eher überdurchschnittlichem Verbrauch würde daher zwar eine Einspritzung des Stoffs vergleichsweise spät eingesetzt werden können, aber dafür zum Beispiel unterbrechungsfrei betrieben werden können. Wird der erstarrungsfähige flüssige Stoff bei Temperaturen unter einer Erstarrungstemperatur (Gefrierpunkt) gelagert, kann der Stoff - wie bereits erwähnt - ganz oder teilweise erstarren bzw. gefrieren. Will man dem Verbraucher - beispielsweise Brennkraftmaschine - möglichst schnell den flüssigen Stoff bzw. das Wasser zu führen, so ist für eine derartige Freigabe eine gewisse Mindestmenge an flüssigem Stoff nötig, wobei es ausreicht, wenn nur ein Bruchteil des im Behälter befindlichen Stoffs flüssig ist. D. h., dass in dem Behälter neben flüssigem Stoff auch fester, erstarrter Stoff vorhanden sein kann, wenn die entsprechende Freigabe zur Verwendung erteilt wird.
In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, ganz besonders ein Ansaugrohr (Ansaugbereich), zu Beginn eines Fahrzyklus oder einer Fahrt zu beheizen, um dadurch den in diesem Bereich vorhandenen Stoff, sei es beispielsweise Eis, schnell verfügbar zu machen, damit dieses als Wasser bzw. Flüssigkeit von einer Pumpe herausgefordert werden kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Berechnungsmodell verwendet wird, nach dem eine Eigenschaft erfasst wurde, welche auf ein möglicherweise erfolgtes, zumindest teilweises Erstarren des Stoffes hinweist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Eigenschaft eine Temperatur ist. Ist der erstarrungsfähige flüssige Stoff beispielsweise Wasser, so wäre die entsprechende Temperatur, welche auf ein möglicherweise erfolgtes, zumindest teilweises Erstarren des Stoffes hinweist, unter 0 °C.
Die Temperatur kann dann beispielsweise eine Temperatur des Stoffs im Behälter oder eine Umgebungstemperatur des Behälters sein. Ist der Behälter beispielsweise innerhalb einer Karosserie eines Fahrzeugs angeordnet, so wäre die Umgebungstemperatur des Behälters beispielsweise eine Temperatur innerhalb der Karosserie, beispielsweise eine Temperatur innerhalb eines Motorraums. Die Temperatur kann alternativ auch eine Umgebungstemperatur außerhalb der Karosserie sein bzw. ist alternativ eine Umgebungstemperatur des Raums, innerhalb dessen sich der Behälter befindet. Dies kann beispielsweise eine Lufttemperatur einer Garage oder auch der Luft oberhalb einer Straße oder einem Parkplatz oder einer anderen künstlichen oder natürlichen Umgebung sein.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Dauer erfasst wird, während der die erwähnte Temperatur gleich hoch wie oder niedriger als eine Erstarrungstemperatur des Stoffs war. Dabei kann beispielsweise ein Ende der erwähnten Dauer ein Beginn des Betriebs eines Verbrauchers von inertem Stoff sein. Der Verbrauch kann dabei die bereits erwähnte Brennkraftmaschine sein. Das Ende der Dauer kann aber auch eine andere bereits in der Vergangenheit liegende Zeit/Zeitpunkt sein. D. h., dass auch eine Dauer erfasst werden kann, in der die Erstarrungstemperatur wieder überschritten war. Dadurch wäre es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich entsprechende Erwärmungsphasen bei der Bestimmung einer Menge flüssigen oder festen Stoffs in die Behälter zu berücksichtigen. Dementsprechend wäre es gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung möglich, ein sogenanntes Temperatur-Zeit-Profil zu ermitteln, bei dem insbesondere Gefrierzeiten und Auftauzeiten ermittelt werden. Dementsprechend würden bei der Ermittlung eines derartigen Temperatur-Zeit-Profils Anfangszeiten und Endzeiten ermittelt werden, zu denen eine Temperatur beginnt unterhalb einer Erstarrungstemperatur zu sein, zu denen eine Temperatur endet unterhalb einer Erstarrungstemperatur zu sein, damit gegebenenfalls auch beginnt oberhalb einer Erstarrungstemperatur zu sein und beispielsweise endet oberhalb einer Erstarrungstemperatur zu sein.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist im Rahmen des Verfahrens beispielsweise vorgesehen, dass die mittels des Berechnungsmodells vorhergesagte bzw. ermittelte bzw. berechnete Menge flüssigen Stoffs in dem Behälter zumindest im Zeitraum bis zu einem Beginn eines aus Pumpen bzw. Herausfördern aus dem Behälter in mehrere Teilmengen unterteilt wird oder sich aus verschiedenen Teilmengen ergibt. Zu diesen Teilmengen gehört insbesondere eine Leitungsfüllmenge, eine druckbedingte Ausdehnungsfüllmenge und eine Verbrauchspuffermenge. Erwähnenswert ist hierbei, dass sich die Menge flüssigen Stoffs auch komplementär zur festen Menge unter Berücksichtigung des Füllstands bzw. der Gesamtfüllmenge ermitteln lassen kann. Für die erwähnte und zur Verfügung zu stellende Verbrauchspuffermenge sind verschiedene Auslegungen möglich.
Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass das zur Vorhersage der Menge flüssigen oder festen Stoffs in dem Behälter verwendete Berechnungsmodell ein vergangenes Herausförderbetriebsverhalten aus dem Behälter berücksichtigt wird. Dies hat den Vorteil, dass so weit wie möglich eine Verwendung des flüssigen bzw. verflüssigten Stoffs für den bestimmungsgemäßen Verbrauch unterbrechungsfrei ermöglicht wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn während des Fahrbetriebes eine weitere Ansteuerung einer Tankheizung bzw. Behälterheizung in Summe weniger Stoff auftaut als im gleichen Zeitraum verbraucht bzw. verwendet bzw. eingespritzt wird.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass ein vergangenes Herausförderbetriebsverhalten in Abhängigkeit eines vergangenen Betriebsverhaltens eines Verbrauchers des flüssigen Stoffs - insbesondere einem eines Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine - beschrieben wird. Eine Brennkraftmaschine kann dabei sowohl mobil in einem Fahrzeug oder auch immobil zum Beispiel in einem Blockheizkraftwerk betrieben werden.
Eine weitere Detaillierung der Erfindung kann dabei derart vorgenommen werden, in dem zur Beschreibung des vergangenen Betriebsverhaltens des Verbrauchers mehrere Verhaltenskategorien bestimmt werden. Diese Verhaltenskategorien beschreiben jeweils unterschiedliche Betriebsverhalten des Verbrauchers des flüssigen Stoffs. Es kann dabei nach einer Betriebsphase des Verbrauchers eine Einteilung der Betriebsphase in eine Verhaltenskategorie erfolgen. Es kann dabei eine oder mehrere Verhaltenskategorien vorgesehen sein, die beispielsweise eine Verbrauchsmenge beschreibt. Dies kann beispielsweise und allgemein eine spezifische Verbrauchsmenge des Stoffs sein, die beispielsweise eine Verbrauchsmenge/Zeiteinheit oder eine Verbrauchsmenge/Strecke ist. Eine derartige Kategorisierung ermöglicht für ein zu erwartendes bzw. zukünftiges Betriebsverhalten eine entsprechende Anpassung an das bisherige Fahrverhalten. Ist beispielsweise eine zu fahrende Strecke bekannt, d. h. diese Strecke wurde bereits gefahren und ein entsprechendes spezifisches Verhalten bzw. eine spezifische Verbrauchsmenge des Stoffs ist bekannt, so kann für die zu fahrende Strecke angenommen werden, dass ein entsprechender Verbrauch gleich ist. Dementsprechend ist beispielsweise der bereits erwähnte Verbrauchspuffer daran anpassbar. Es könnte auch beispielsweise eine Zuordnung von bisherigen Fahrverhalten zu unterschiedlichen Benutzern der Vorrichtung erfolgen. So kann beispielsweise eine derartige Zuordnung über unterschiedliche Identifikationsvorrichtungen (zum Beispiel Fahrzeugschlüssel, Benutzerausweis, Innenraumkamera mit Personenerkennung) oder beispielsweise auch spezifische Einstellungsmaßnahmen (zum Beispiel gespeicherte Einstellung eines Fahrersitzes) erfolgen. So kann dabei bei unterschiedlichem Betriebs bzw. Verbrauchsverhalten gegebenenfalls sogar individuell unterschiedlich eine Freigabe des Verbrauchs an flüssigem Stoff (zu Beispiel Wassereinspritzung) und dabei für den einen früh und für den anderen etwas später aktiviert werden. Hierbei wird beispielsweise für einen Benutzer, welchem ein eher höherer Verbrauch an flüssigem Stoff zugeordnet ist, ein größerer Verbrauchspuffer vorgesehen, sodass beispielsweise die Freigabe für den Verbrauch an flüssigem Stoff eher später, aber dafür dann frei von Unterbrechungen, erfolgt. Für einen Benutzer, welchem ein eher geringerer Verbrauch an flüssigem Stoff zugeordnet ist, wird beispielsweise ein kleinerer Verbrauchspuffer vorgesehen, sodass beispielsweise die Freigabe für den Verbrauch an flüssigem Stoff eher früher, vielleicht sogar sofort, erfolgen kann.
Im Zusammenhang mit dem Beschreiben unterschiedlicher Betriebsverhalten der Verbraucher eines flüssigen Stoffs und dem Einteilen einer Betriebsphase in eine Verhaltenskategorie kann, vorgesehen sein, dass für eine jede gesonderte Verhaltenskategorie eine jeweilige Anzahl an vergangenen Betriebsverhalten ermittelt wird. Ein derartiges Vorgehen ermöglicht eine verhältnismäßig genaue Vorhersage eines zu erwartenden Verbrauchs.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Bestimmung mehrerer Zeitkategorien vorgesehen, die jeweils unterschiedliche Zeitdauerklassen der Betriebsverhalten des Verbrauchers des flüssigen Stoffs beschreiben, und dass nach einer Betriebsphase des Verbrauchers eine Einteilung der Betriebsphase in eine Zeitkategorie erfolgt. Eine Zeitkategorie kann beispielsweise eine Kurzstrecke umfassen, die beispielsweise innerhalb von zehn Minuten gefahren werden kann. Eine andere Zeitkategorie kann beispielsweise eine Mittelstrecke umfassen, die beispielsweise innerhalb einer halben Stunde gefahren werden kann.
Im Zusammenhang mit dem Einteilen einer vergangenen Betriebsphase des Verbrauchers in eine Zeitkategorie ist vorgesehen, dass eine jeweilige Anzahl an vergangenen Betriebsverhalten je Zeitkategorie ermittelt wird.
Zur besonderen Gewichtung von einzelnen Kategorien, ob Zeitkategorie oder Verhaltenskategorie, kann jeweils ein Faktor zugeordnet werden, um bei der Ermittlung und Bereitstellung des flüssigen Stoffs eine entsprechende passende Vorausberechnung ermöglichen zu können.
Im Zusammenhang mit der Vorausberechnung bzw. Ermittlung und damit der Vorhersage einer Menge flüssigen oder festen Stoffs in dem Behälter mittels des Berechnungsmodells wird gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung für den Beginn eines Herausförderbetriebs ermittelt, welche Verhaltenskategorie und/oder welche Zeitkategorie erwartet wird. Dies hat den Vorteil, dass eine Vorhersage tendenziell präziser ausfällt.
Es wird erwartet, dass eine Vorhersage für eine erforderliche Menge flüssigen oder festen Stoffs in dem Behälter dann besonders präzise ausfällt, wenn für den Beginn eines Betriebs des Herausförderns in Abhängigkeit eines zu erwartenden Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine als Verbraucher des flüssigen Stoffs ermittelt wird, welche zu erwartende Fahrstrecke das Kraftfahrzeug voraussichtlich zurücklegen wird und dann anhand von Eigenschaften der Fahrstrecke ein besonderes Berechnungsmodell für die Vorhersage ausgewählt wird. Die zu erwartende Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs wird beispielsweise anhand eines Navigationsverfahrens in einem oder mittels eines Navigationsgeräts bestimmt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Orientierungswert für ein Herausförderverhalten vorgesehen bzw. das Speichern eines derartigen Orientierungswerts in einem Speicher. Dies kann beispielsweise während eines Herstellungsvorgangs der Vorrichtung oder eines Steuergeräts oder eines Kraftfahrzeugs erfolgen. Ein derartiger Orientierungswert steht beispielsweise für ein durchschnittliches Fahrverhalten bzw. Herausförderverhalten, welches beispielsweise einen Verbrauch in Volumen/Zeiteinheit beschreibt. Ein Betreiber bzw. Nutzer oder Fahrer mit einem unterdurchschnittlichen Verbrauch an flüssigem Stoff (Wasser), was beispielsweise mit dem Begriff „defensive Fahrweise“ beschrieben werden kann, steht ein derartiges System durch das erfindungsgemäße Verfahren schneller zur Verfügung. D. h., dass eine möglicherweise leistungsreduzierende Ersatzmaßnahme beim Betrieb schneller zurückgenommen wird und somit eine beispielsweise maximale Leistungsfähigkeit ermöglicht wird. Betreiber, Nutzer oder Fahrer mit einem eher überdurchschnittlichen Verbrauch an flüssigem Stoff, was beispielsweise mit dem Begriff „dynamische Fahrweise“ beschrieben werden kann, werden erwartungsgemäß erst nach einer späteren Freigabe das System zur Verwendung des flüssigen Stoffs ununterbrochen nutzen können, aber dann dauerhaft die maximale Leistung der Vorrichtung ohne Einbußen aufgrund einer Ersatzmaßnahme nutzen können.
Ein weiterer Vorteil ist in diesem Zusammenhang, dass ein unterbrechungsfreier Betrieb eine Lebensdauer des Systems erhöhen kann, da beispielsweise ein Verschleiß einer Fördereinrichtung durch einen theoretisch möglichen Trockenlauf verringert wird. Weitere Vorteile ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung und den Figuren.
Es zeigen:

1 in schematischer Weise eine Vorrichtung zum Einbringen eines flüssigen Stoffs in eine andere Vorrichtung,
2 in ebenfalls schematischer Weise die andere Vorrichtung, die hier beispielsweise als Brennkraftmaschine ausgeführt ist; die beiden in den Figuren eins und zwei gezeigten Vorrichtungen können funktional miteinander kombiniert werden,
3 in ebenfalls schematischer Weise eine Zusammenschau einer Vorrichtung zum Einbringen eines flüssigen Stoffs und eine andere Vorrichtung als Verbraucher, die ebenfalls als Brennkraftmaschine ausgeführt ist,
4 in kurzer Form eine prinzipielle Darstellung des Verfahrens,
5 zeigt beispielhaft einen beliebigen Zeitausschnitt eines Temperaturverlaufs des Stoffs über die Zeit t,
6 in einer Tabelle eine Matrix aus verschiedenen Betriebsverhalten und eine Zuordnung zu Faktoren.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile.
In 1 ist in schematischer Weise eine Vorrichtung 10 dargestellt, die dazu dient, einen flüssigen Stoff 13 in eine andere Vorrichtung einzubringen. Vorzugsweise wird dabei als flüssiger Stoff 13 Wasser beispielsweise in ein Saugrohr einer Brennkraftmaschine eingebracht. Die Vorrichtung 10, hier beispielhaft eine sogenannte Wassereinspritzanlage, weist verschiedene Bauteile bzw. Komponenten auf. Zu diesen Bauteilen gehören beispielsweise ein Behälter 16, ein Ansaugrohr 19, ein Filter 22, eine erste Leitung 25, eine Pumpe 28, eine zweite Leitung 31, ein Zwischenspeicher 34, der beispielsweise auch als Rail bezeichnet wird, und in diesem Fall mehrere Ventile 37. Die Anzahl der Ventile 37 kann von verschiedenen Bedingungen abhängig sein. So es sich beispielsweise bei dieser anderen Vorrichtung um eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder handelt, so ist die Anzahl der Ventile 37 üblicherweise eins. So die Anzahl der Zylinder größer eins ist, so kann für einen jeden Zylinder ein einzelnes Ventil 37 verwendet werden. Es sind jedoch auch andere Zahlenverhältnisse Ventilzahl/Zylinderzahl möglich.
In dem Behälter 16 (zum Beispiel Tank) der Stoff 13 gelagert. Ist der Stoff 13 flüssig und wird die Pumpe 28 betrieben, so wird der Stoff 13 durch das Ansaugrohr 19 in den Filter 22, durch die erste Leitung 25, durch die Pumpe 28 in die zweite Leitung 31 und von dort in den Zwischenspeicher 34 gepumpt. Je nach Erfordernis bei der anderen Vorrichtung wird dann im richtigen Moment ein Ventil 37 geöffnet und der Stoff 13 in die andere Vorrichtung eingelassen bzw. eingespritzt. Die Pumpe 28 kann je nach Systemkonfiguration auch innerhalb des Behälters 16 platziert sein.
In 2 ist in schematischer Weise die andere Vorrichtung 40 dargestellt. Diese andere Vorrichtung 40 ist hier die bereits erwähnte beispielhafte Brennkraftmaschine. Diese Vorrichtung 40 weist einen Einlassraum 43 auf, der diese Bezeichnung trägt, weil in diesen Raum der Stoff 13 eingelassen wird. Dieser Einlassraum 43 ist beispielsweise ein sogenanntes Saugrohr oder Einlassrohr der oben genannten Brennkraftmaschine.
Die Vorrichtung 40 weist als Brennkraftmaschine verschiedene Bauteile beziehen solche Komponenten auf. Zu diesen Bauteilen gehören beispielsweise eine Drosselklappe 46, die sich beispielsweise in dem Einlassraum 43 befindet, ein Einlassventilverschluss 49, ein Brennraum 52, der von einem Zylinder 55 umgeben ist, ein in dem Zylinder 55 beweglicher und üblicherweise geradlinig gleitender Kolben 58, der über eine Pleuelstange 61 mit einer hier nicht dargestellten Antriebswelle (Kurbelwelle) zwecks Übertragung einer Druckkraft vom Kolben 58 über die Pleuelstange 61 auf die Antriebswelle dient. Ein Einspritzventil 63 dient dazu einen Kraftstoff in den Brennraum 52 einzuspritzen, damit dieser durch seine Verbrennung zur Erzeugung der Druckkraft dient. Dass Einspritzventil 63 wird durch eine hier nicht dargestellte Versorgungsleitung mit Kraftstoff versorgt. Das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch, das Abgas, wird über einen Auslass 65 an die Umgebung abgegeben. Hierzu öffnet ein Auslassventilverschluss 68 eine Verbindung zwischen Brennraum 52 und Auslass 65.
In 3 ist ebenfalls in schematischer Weise eine Kombination einer Vorrichtung 10 zum Einspritzen von flüssigem Stoff 13 mit einer anderen Vorrichtung 40, hier ebenfalls eine Brennkraftmaschine, kombiniert. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die Kombination der Vorrichtung aus 1 und 2 eine Einspritzung von flüssigem Stoff 13 in einen Einlassraum 43 (Ansaugrohr, Einlassrohr) vorsieht, während die in 3 dargestellte Vorrichtung ein Einspritzen von flüssigem Stoff 13 durch ein Vormischen mit Kraftstoff und dann einem gemeinsamen Einspritzen mittels eines Einspritzventils 63 direkt in den Brennraum 52 vorsieht. Es sei an dieser Stelle auf die Unterschiede zu der zuvor beschriebenen Kombination eingegangen: der flüssige Stoff 13 wird über die zweite Leitung 31 einem Ventil 71 - manchmal auch Dosierventil genannt - zugeführt. Dieses Ventil 71 wird entweder geöffnet oder geschlossen und ermöglicht das Zuführen des flüssigen Stoffs 13 einer weiteren Pumpe 74, die beispielsweise eine Hochdruckpumpe ist. Auf einen Antrieb dieser Pumpe 74 wird hier nicht eingegangen, dies ist bekannt. Dieser Pumpe 74 wird neben dem flüssigen Stoff 13 (vorzugsweise Wasser) auch ein weiterer flüssiger Stoff, hier Kraftstoff 77, zugeführt. Dieser Kraftstoff 77 befindet sich ebenfalls in einem Behälter 80 (Kraftstofftank). Von dieser Pumpe 74 wird über eine dritte Leitung 83 wiederum einem Zwischenspeicher 34 - der ebenfalls üblicherweise als Rail bezeichnet wird - je nach Zusammensetzung entweder reiner Kraftstoff 77 oder ein Gemisch aus Kraftstoff 77 und dem anderen flüssigen Stoff 13 (Wasser) zugeführt. Vom Zwischenspeicher 34 wird dieses Kraftstoff-Stoff-Gemisch oder der reine Kraftstoff 77 direkt in den Brennraum 52 eingespritzt. Auch hier kann sich alternativ die Pumpe 28 innerhalb des Behälters 16 befinden.
Bei den beiden in den vorgenannten Figuren dargestellten jeweiligen Gesamtvorrichtungen besteht bei bestimmten Bedingungen das Problem, dass der flüssige Stoff 13 theoretisch bei der anderen Vorrichtung 40 gebraucht bzw. verbraucht werden könnte, falls denn die zur Verfügung stehende Menge an flüssigem Stoff 13 für einen bevorzugt kontinuierlichen Verbrauch dieses Stoffs 13 groß genug wäre. Zu dieser bestimmten Bedingung gehört eine Temperatur TS des Stoffs 13. Ist die Temperatur TS des Stoffs 13 unterhalb seiner spezifischen Erstarrungstemperatur, so kann unter üblichen Bedingungen (beispielsweise üblichem Luftdruck) davon ausgegangen werden, dass der Stoff 13 nicht flüssig, sondern fest, weil erstarrt, ist. In einem solchen Fall wäre es einer Pumpe 28 nicht möglich aus einem Behälter 16 den Stoff 13 heraus zu fördern und einem Ventil 37 zum Verbrauch zuzuführen. Insbesondere bei Vorrichtungen 40, die mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen betrieben werden können, hierzu gehören beispielsweise Brennkraftmaschine, ist dann gegebenenfalls die Bandbreite möglicher Betriebsbedingungen eingeschränkt. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass eine theoretisch maximale Leistungsabgabe der Vorrichtung 40 praktisch nicht ermöglicht wird, solange der Stoff 13 zwecks Verbrauch nicht zugeführt werden kann. Es ist daher ein Verfahren 200, 4, zum Bereitstellen eines erstarrungsfähigen flüssigen Stoffs 13 vorgesehen, wobei der Stoff 13 insbesondere ein inerter Stoff 13 ist, der beispielsweise Wasser sein kann. Dieser Stoff 13 soll in dem Behälter 16 aufbewahrt und dort auch bereitgestellt werden. Im Rahmen dieses Verfahrens 200 ist eine Vorhersage einer Menge V13 flüssigen oder festen Stoffs 13 in dem Behälter 16 vorgesehen. Dabei wird ein Berechnungsmodell 203 verwendet. Wird also in einem Schritt 201 mit dem Verfahren 200 begonnen, wird in einem Vorhersageschritt 202 unter Anwendung des Berechnungsmodells 203 eine Menge V13 ermittelt und in einem weiteren Schritt 204 für weitere Verfahrensschritte zur Verfügung gestellt. Weitere Verfahrensschritte können beispielsweise Entscheidungen sein, die nach der Bewertung der Menge V13 beispielsweise zu dem Ergebnis kommen, dass in der Vorrichtung 40 eine Verwendung des Stoffs 13 noch nicht möglich oder noch nicht gewollt ist.
Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass das Berechnungsmodell 203 dann verwendet wird, nachdem eine Eigenschaft erfasst wurde, welche auf ein möglicherweise erfolgtes, zumindest teilweises Erstarren des Stoffes 13 hinweist. Diese Eigenschaft kann beispielsweise eine Temperatur sein, die insbesondere eine Erstarrungstemperatur TE13 ist. Ist der erstarrungsfähige flüssige Stoff 13 beispielsweise Wasser, so wäre die Erstarrungstemperatur TE13 bei 0 °C. Dementsprechend wäre die erfasste Eigenschaft eine Temperatur T, die unterhalb der Erstarrungstemperatur TE13 liegt.
Gemäß einer verfeinerten Variante des Verfahrens 200 ist vorgesehen, dass die Temperatur T beispielsweise eine Temperatur T13 des Stoffs 13 im Behälter 16 ist oder eine Umgebungstemperatur TU16 des Behälters 16. In einer weiteren Alternative kann die Temperatur T auch eine Temperatur TU der Umgebung sein, in der sich beispielsweise eine Vorrichtung 85 befindet, in welcher der Behälter 16 angeordnet ist. Als hier erwähnte Vorrichtung 85 kommt beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie infrage. Dementsprechend könnte die Umgebung folglich der Raum sein, in dem sich die Karosserie befindet, d. h. beispielsweise eine Garage.
In einer weiteren verfeinerten Variante des Verfahrens 200 ist vorgesehen, dass eine Dauer dT erfasst wird, während der die Temperatur T niedriger als eine Erstarrungstemperatur TE13 des Stoffes 13 war, man vergleiche mit 5. In 5 ist beispielhaft ein beliebiger Zeitausschnitt eines Temperaturverlaufs über die Zeit t dargestellt. Die Temperatur T kann dabei beispielsweise eine allgemeine Umgebungstemperatur TU sein. Wie hier gut zu erkennen ist, beginnt der Zeitausschnitt mit einer Temperatur T von den etwa 3 °C und sinkt nach einer unbestimmten Zeit zum Zeitpunkt tA unter die Erstarrungstemperatur TE. Für eine Zeitdauer dT bleibt die Temperatur T bis zum Zeitpunkt tE unterhalb der Erstarrungstemperatur TE. Während dieser Zeitdauer dT besteht somit die Möglichkeit, dass der Stoff 13 im Behälter 16 zumindest teilweise, wenn nicht gar vollständig, erstarrt. Je nachdem an welchem Ort diese Temperatur T gemessen wird, ist die Bedeutung für den Aggregatzustand des Stoffs 13 unterschiedlich hoch. Ist die gemessene Temperatur T beispielsweise die Temperatur des Stoffs 13 im Behälter 16, hat dies eine höhere Bedeutung, als wenn diese Temperatur T die Umgebungstemperatur TU der Luft ist, von der eine Karosserie umgeben ist. Wie beispielsweise anhand von 5 erkennbar ist, ist die Temperatur T13 des Stoffs 13 unter anderem auch während der Dauer dT höher als die Umgebungstemperatur TU. So kann entsprechend 5 eine Dauer dT13 kürzer sein als eine Dauer dtTU. Je nach Dauer dT und Temperatur bzw. Temperaturverlauf unterhalb der Erstarrungstemperatur TE kann der Aggregatzustand innerhalb des Behälters 16 homogen sein, d. h. zum Beispiel, dass der Stoff 13 im Behälter 16 vollständig erstarrt sein kann, weil die Dauer dT ausreichend lang war bzw. die Temperatur T13 verhältnismäßig niedrig. Ist dagegen die Dauer dT verhältnismäßig kurz, kann der Aggregatzustand innerhalb des Behälters 16 inhomogen sein. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass sogenannte Innenwände des Behälters 16 vollständig von Ihnen vereist bzw. mit erstarrtem Stoff belegt sind. Innerhalb einer solchen Schicht von Eis oder anderem erstarrtem Stoff kann dagegen ein flüssiges Zentrum vorhanden sein. Für dieses flüssige Zentrum (flüssiger Stoff 13) war dann die Dauer dT, während der eine Erstarrungstemperatur TE13 vorherrschte, entweder zu kurz oder die Dauer dT zwar relativ lang aber eine Temperatur T verhältnismäßig nahe an der Erstarrungstemperatur TE13. Insgesamt war somit ein Energiefluss zu langsam, als dass der Inhalt des Behälters 16 vollständig durchfrieren bzw. erstarren konnte.
Wie anhand von 5 ohne weiteres nachvollzogen werden kann, ist eine Frage der Homogenität beziehungsweise Inhomogenität des Inhalts des Behälters 16 auch eine Frage des Zeitpunkts, zu dem man den Inhalt des Behälters 16 betrachtet. So kann beispielsweise zum Zeitpunkt tS1 festgestellt werden, dass ein zum Zeitpunkt tE betrachteter und vollständig erstarrter Inhalt des Behälters 16 zum Zeitpunkt tS1 teilweise aufgetaut ist, weil durch die Wände des Behälters 16 Wärme zum Stoff 13 vordringt und diesen zumindest im Grenzbereich zu den Innenwänden hin auftaut. Betrachtet man den Inhalt des Behälters 16 dagegen zum Zeitpunkt tS2, kann der Inhalt des Behälters 16 beispielsweise wieder vollständig homogen und vollständig aufgetaut sein, sodass der Stoff 13 insgesamt in flüssiger Form vorliegt. Wie aus dieser Überlegung und Feststellung deutlich wird, ist es daher von Vorteil, wenn in dem Berechnungsmodell 203 ein Temperatur-Zeit-Profil ermittelt wird. Aus einem derartigen Profil kann dann beispielsweise aufgrund von physikalischen Bedingungen (Wärmeleitfähigkeit von Materialien wie Behälterwerkstoff und Karosseriewerkstoff) ermittelt werden, ob zum angefragten Zeitpunkt flüssiger Stoff 13 Verfügung steht oder nicht, d. h. nicht zur Verfügung steht, weil dieser Stoff 13 noch fest ist. Es ist somit von Bedeutung, wie lange Gefrierzeiten andauerten und wie lange eine daran anschließende Auftauzeit bereits andauert.
Im Rahmen des Verfahrens ist dabei vorgesehen, dass die mittels des Berechnungsmodells 203 vorhergesagte bzw. ermittelte bzw. berechnete Menge V13 flüssigen Stoffs 13 in dem Behälter 16 zumindest im Zeitraum bis zu einem Beginn eines Auspumpens bzw. Herausförderns aus dem Behälter 16 zum Zeitpunkt tP in mehrere Teilmengen unterteilt wird oder sich aus verschiedenen Teilmengen ergibt, insbesondere in eine Leitungsfüllmenge VLF, in eine druckbedingte Ausdehnungsfüllmenge VLD und in eine Verbrauchspuffermenge VP. Zum Zeitpunkt tP ist idealerweise die Menge V13 an flüssigem Stoff 13 so groß, dass die Leitungen vom Behälter 16 bis zu den Ventilen 37 oder dem Ventil 37 vollständig mit flüssigem Stoff 13 zunächst sozusagen drucklos mit der Leitungsfüllmenge VLF befüllt sein können. Zudem ist, falls relevant für das System, eine Vergrößerung des Volumens der Leitungen vom Behälter 16 bis zu dem Ventil 37 oder den Ventilen 37 unter dem Eindruck des steigenden Flüssigkeitsdrucks in den Leitungen zu berücksichtigen und ebenfalls mittels der druckbedingten Ausdehnungsfüllmenge VLD aufzufüllen. Des Weiteren ist die bzw. eine Verbrauchspuffermenge VP bereitzustellen.
Die Verbrauchspuffermenge VLD dient dazu einen Verbrauch in der Vorrichtung 40, insbesondere Brennkraftmaschine, überhaupt ermöglichen zu können. Diese Verbrauchspuffermenge VLD kann dabei nach unterschiedlichen Kriterien ausgelegt werden und kann daher auch durch unterschiedliche Verfahrensweisen erzeugt werden. So kann beispielsweise nach einer Variante des Verfahrens zur Vorhersage der benötigten Menge bzw. Mindestmenge flüssigen Stoffs 13 im Behälter 16 das verwendete Berechnungsmodell 203 beispielsweise ein vergangenes Herausförderbetriebsverhalten aus dem Behälter 16 berücksichtigen. Dieses Herausförderbetriebsverhalten wird beispielsweise dadurch beschrieben, dass eine bestimmte, beispielsweise durchschnittliche, Menge an Stoff 13 pro Zeiteinheit heraus gefördert wird. So ist beispielsweise bei einem Herausförderbetriebsverhalten welches nur wenig Volumen pro Zeiteinheit benötigt auch nur eine kleine Verbrauchspuffermenge VLD bereitzustellen, wenn mit dem Fördern aus dem Behälter 16 begonnen wird. Wird die Vorrichtung 40 dagegen beispielsweise durch einen Benutzer verwendet, dessen Anforderungen einen hohen Verbrauch an flüssigem Stoff 13 erfordern, so ist vor dem ersten Fördern aus dem Behälter 16 eine verhältnismäßig große Verbrauchspuffermenge VLD zu erzeugen. Falls in beiden vorgenannten Anwendungsfällen die technischen Bedingungen bzw. Voraussetzungen gleich sind, kann dies beispielsweise bedeuten, dass bei einem Benutzer, welcher eine hohe Verbrauchspuffermenge erfordert erst spät, jedenfalls später als bei einem Benutzer mit einer geringen Verbrauchspuffermenge, mit dem ersten Fördern aus dem Behälter 16 begonnen wird. Diese Aussage ist wiederum mit der Annahme verbunden, dass ab dem ersten Fördern aus dem Behälter 16 kontinuierlich, d. h. frei von Unterbrechungen, aus dem Behälter 16 der Stoff 13 gefördert werden soll. Dementsprechend ist vorgesehen, dass ein vergangenes Herausförderbetriebsverhalten in Abhängigkeit eines vergangenen Betriebsverhaltens eines Verbrauchers 40 des flüssigen Stoffs 13 - insbesondere eines Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine - beschrieben wird. Insbesondere können zu einer Beschreibung eines vergangenen Betriebsverhaltens des Verbrauchers 40 mehrere Verhaltenskategorien bestimmt werden, die jeweils unterschiedliche Betriebsverhalten des Verbrauchers 40 des flüssigen Stoffs 13 beschreiben. So kann beispielsweise nach einem Ende einer Betriebsphase des Verbrauchers 40 diese Betriebsphase durch eine Verhaltenskategorie beschrieben werden. Eine solche Verhaltenskategorie kann dabei die Länge der zuvor andauernden Betriebsphase in eine Zeitkategorie einsortieren. Eine solche Zeitkategorie kann beispielsweise eine kurze Betriebsphase beschreiben oder beispielsweise eine lange Betriebsphase. Es kann auch beispielsweise eine mittellange Betriebsphase beschrieben werden. Die Anzahl der beschreibenden Betriebsphasen ist grundsätzlich unbeschränkt, kann aber beispielsweise in einer Kategorie „kurze Betriebsphase“ beispielsweise Betriebsphasen von unter 10 Minuten beschreiben. „Mittellange Betriebsphasen“ können beispielsweise Phasen zwischen 10 Minuten und unter 30 Minuten beschreiben und „lange Betriebsphasen“ beispielsweise alle Betriebsphasen über 30 Minuten erfassen. Ist der Verbraucher 40 beispielsweise eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, so sind die entsprechenden Betriebsphasen beispielsweise Fahrtdauern. Alternativ ist auch eine prozentuale Bestimmung der Betriebsphasen, bezogen auf die Gesamtfahrtdauer, möglich.
Dementsprechend würde im Rahmen des Verfahrens beispielsweise nach dem Abschluss einer Betriebsphase diese in eine Verhaltenskategorie einsortiert werden, die eine Dauer der Betriebsphase entspricht. Hierfür werden die erwähnten Zeitkategorien bestimmt, die jeweils unterschiedliche Dauern der Betriebsphasen bzw. Betriebsverhalten des Verbrauchers 40 des flüssigen Stoffs 13 beschreiben. Dementsprechend kann beispielsweise eine jeweilige Anzahl an bestimmten vergangenen Betriebsverhalten je Zeitkategorie ermittelt werden, in dem die jeweiligen Betriebsphasen in den einzelnen Zeitkategorien aufsummiert werden.
Eine andere Art von Verhaltenskategorie kann auch beispielsweise einen spezifischen Verbrauch des Stoffs 13 beschreiben. So ist es beispielsweise möglich eine Verhaltenskategorie „niedriger Stoffverbrauch“ oder eine Verhaltenskategorie „mittlerer Stoffverbrauch“ oder eine Verhaltenskategorie „hoher Stoffverbrauch“ zu verwenden. So könnte beispielsweise die Verhaltenskategorie „niedriger Stoffverbrauch“ Betriebsphasen erfassen, in denen ein Verbrauch von weniger als 1 ml/min erfolgt. Eine Verhaltenskategorie „mittlerer Stoffverbrauch“ könnte beispielsweise Betriebsphasen erfassen, in denen ein Verbrauch von mindestens 1 ml/min bis weniger als 10 ml/min erfolgt. Eine Verhaltenskategorie „hoher Stoffverbrauch“ könnte beispielsweise Betriebsphasen erfassen, in denen ein Verbrauch von mindestens 10 ml/min erfolgt. Dementsprechend würde im Rahmen des Verfahrens beispielsweise nach dem Abschluss einer Betriebsphase diese in eine Verhaltenskategorie einsortiert werden, die den eben beschriebenen Stoffverbrauch beschreibt. Dementsprechend kann beispielsweise eine jeweilige Anzahl an bestimmten vergangenen Betriebsverhalten je Verhaltenskategorie ermittelt werden, in dem die jeweiligen Betriebsphasen in den einzelnen Verhaltenskategorien aufsummiert werden.
In 6 ist eine Tabelle dargestellt, die eine Möglichkeit gemäß einer weiteren Verfahrensvariante unter Berücksichtigung der oben erwähnten Verhaltenskategorien zur Bestimmung eines Faktors zeigt, der einem individuellen Verbrauchspuffer zugeordnet werden kann. So zeigt die Spalte C1 grundsätzlich die Verhaltenskategorie Stoffverbrauch, die gemäß Zeile L1 einen niedrigen Stoffverbrauch, gemäß Zeile L2 einen mittleren bzw. normalen Stoffverbrauch und gemäß Zeile L3 einen hohen Stoffverbrauch kennzeichnet. In Spalte C2 sind Faktoren für kurze Betriebsphasen und in Spalte C3 für lange Betriebsphasen angegeben. Diese Faktoren stehen entsprechend ihrer Sortierung in der jeweiligen Zeile L1, L2 oder L3 im Zusammenhang mit dem entsprechenden Stoffverbrauch. Dies bedeutet in diesem Fall sinngemäß, dass für einen niedrigen Stoffverbrauch bei kurzen Betriebsdauern ein Faktor gewählt wird oder vorbestimmt ist, der sehr viel kleiner als 1 ist. Für normale oder mittlere Stoffverbräuche bei kurzen Betriebsdauern kann beispielsweise ein Faktor gewählt werden oder vorbestimmt sein, der beispielsweise nur wenig kleiner als 1 ist. Für hohe Stoffverbräuche bei langen Betriebsphasen kann beispielsweise ein Faktor gewählt werden oder vorbestimmt sein, der größer als 1 ist. Die anderen Zusammenhänge ergeben sich entsprechend der Ordnung in der Tabelle der 6. Es wird somit einer Kategorie (Verhaltenskategorie, Zeitkategorie) ein Faktor zugeordnet.
Um Software-Anforderungen bei einem zu verwendenden Steuergerät gering zu halten, kann eine wie in der Tabelle gezeigte Matrix auch weiter vereinfacht verwendet werden, indem diese beispielsweise auf nur zwei unabhängige Zähler reduziert wird. Ein Adaptionsfaktor für einen Stoffverbrauch bzw. Wasserverbrauch wird dabei bei verbrauchsarmem Betrieb bzw. einer verbrauchsarmen Fahrt verringert, bleibt bei einer Fahrt bzw. einem Betrieb mit normalem Verbrauch konstant und wird bei einem Betrieb bzw. einer Fahrt mit erhöhtem Verbrauch ebenso erhöht. Ein Adaptionsfaktor Tor für die Fahrtdauer wird bei kurzer Fahrt verringert und bei langer Fahrt erhöht. Mit einer passenden Umrechnungsformel bzw. einem geeigneten Berechnungsmodell 203 können so zwei unabhängige Faktoren zur Variation des Verbrauchspuffers ermittelt werden.
Nach einer weiteren Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass für den zu erwartenden Herausförderbetrieb und damit für den Beginn eines Herausförderbetriebs zuvor ermittelt wird, welche Verhaltenskategorie und/oder Zeitkategorie erwartet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass für den Beginn eines Herausförderbetriebs in Abhängigkeit eines zu erwartenden Betriebsverhaltens eines Verbrauchers 40 des flüssigen Stoffs 13 in Gestalt einer Brennkraftmaschine, wobei diese in einem Kraftfahrzeug betrieben wird, ermittelt wird, welche zu erwartende Fahrstrecke das Kraftfahrzeug voraussichtlich zurücklegen wird. Für die zu erwartende Fahrstrecke wird hierzu insbesondere ein mittlerweile weitverbreitetes Navigationssystem verwendet. Es wird dann anhand von Eigenschaften der Fahrstrecke ein Berechnungsmodell 203 ausgewählt, bei dem beispielsweise Daten des Navigationssystems verwendet werden, um eine geschätzte anstehende Fahrtdauer und eine damit benötigte Menge an Stoff 13 bzw. Wasser zu bestimmen. Darüber hinaus ist es je nach vorgesehenen Individualisierungs- bzw. Personalisierungsmöglichkeiten auch möglich nach einer Erkennung eines bestimmten Fahrers für ein Berechnungsmodell 203 zusätzlich oder unabhängig ein personalisiertes Fahr- und somit Verbrauchsverhalten zu berücksichtigen. Ein Verbrauchspuffer wird somit zunächst fahrzeugspezifisch unter Abwägung von Unterbrechungsfreiheit bei der Förderung des flüssigen Stoffs 13 sowie schneller und verlässlicher Verfügbarkeit des flüssigen Stoffs ermittelt und festgeschrieben. Dieser Verbrauchspuffer kann dann anhand des ermittelten Fahrverhaltens beziehungsweise Betriebsverhaltens des Benutzers beziehungsweise Fahrers verändert werden.
Nach einer weiteren Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass ein Orientierungswert für ein Förderverhalten bestimmt wird. Ein derartiger Orientierungswert kann dabei beispielsweise ein zuvor im Rahmen einer Fahrzeugapplikation ermittelter Wert eines Motoren- bzw. Verbraucherherstellers sein, der im Herstellungswerk in einem Steuergerät eingespeichert wird und beispielsweise für ein zuvor bestimmtes Beispiel Weise durchschnittliches Fahrverhalten beziehen sollte Verbrauchsverhalten steht.
Eine Zuordnung von Stoffeinspritzprofilen kann beispielsweise auch dadurch erfolgen oder verändert werden, in dem Betriebsphasen bzw. Fahrten bei Umgebungstemperaturen TU unterhalb einer vorbestimmten Temperaturschwelle höher gewichtet werden. Auf ähnliche Weise können beispielsweise in jüngster oder jüngerer Zeit gefahrene Fahrten bzw. Betriebsphasen mit einem höheren Faktor gewichtet werden, damit sich ein Stoff ein Spritzprofil zum Beispiel bei einem Wechsel eines Hauptfahrers bzw. häufigen Benutzers schneller anpassen kann.
Bei einem Start des Verbrauchers bzw. der Brennkraftmaschine kann vor der Bereitstellung des flüssigen Stoffs beispielsweise anhand einer höchsten Wahrscheinlichkeit für ein zu erwartendes Verbrauchsverhalten ein Stoffverwendungsprofil (Wassereinspritzprofil) festgelegt werden. Dieses Festlegen kann beispielsweise anhand eines häufigsten Betriebsverhaltens vorgenommen werden. Wird ein entsprechendes Stoffverwendungsprofil mit beispielsweise kurzer Betriebsdauer bzw. Fahrtdauer verwendet, kann beispielsweise mittels eines entsprechend darauf ausgelegten Heizverhaltens im Behälter 16 mittels einer dort installierten Heizung ein entsprechender Verbrauchspuffer hergestellt bzw. bereitgestellt werden, bevor ein Verbrauch des Stoffs 13 ermöglicht wird. Wird beispielsweise während der Betriebsdauer oder Fahrtdauer festgestellt, dass diese länger als angenommen dauert, kann eine Heizstrategie im Behälter 16 auch angepasst werden. Dies kann Beispiel sollte bedeuten, dass eine Heizleistung in der Heizung erhöht wird.
Das Berechnungsmodell 203 des flüssigen Stoffs 13 im Behälter 16 kann dabei beispielsweise eine Abstelldauer des Verbrauchers bzw. des Fahrzeugs, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Temperatur im Behälter 16, einen Füllstand im Behälter 16, einen Wasserverbrauch bzw. Stoffverbrauch und eine Heizleistung im Behälter 16 berücksichtigen. Zusätzlich können die zum Ende eines vorangegangenen Fahrzyklus bzw. Betriebsverhaltens die modellierten Mengen an flüssigem und gefrorenem Wasser bzw. Stoff in das Berechnungsmodell 203 einfließen. Darüber hinaus kann die Umgebungstemperatur TU beim Abstellen des Verbrauchers sowie zu weiteren diskreten Zeitpunkten während der Abstellphase zur Steigerung der Güte des Berechnungsmodells 203 verwendet werden.
Wie bereits mehrfach angedeutet, ist vorgesehen, dass der erstarrungsfähige flüssige Stoff 13 in mindestens einen Brennraum 52 einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dadurch soll und wird ein Verbrennungsvorgang im Brennraum 52 beeinflusst werden.
Um genaue Werte berechnen zu können, ist vorgesehen, das Berechnungsmodell 203 regelmäßig zu kalibrieren. So wird beispielsweise ein komplettes Einfrieren des Stoffs 13 im Behälter 16 erkennbar, wenn eine Temperatur T13 des Stoffs 13 im Behälter 16 deutlich unter die Erstarrungstemperatur TE fällt. Dementsprechend steigt auch die Temperatur des Stoffs 13 im Behälter 16 über die Erstarrungstemperatur TE bei vollständig verflüssigtem Behälter Inhalt. Eine daran orientierte Kalibrierung kann dabei entweder passiv durch Einflüsse der Umgebung oder aktiv durch komplettes Auftauen des Tankinhalts bzw. Behälterinhalts bzw. Stoffs 13 mittels der im Behälter 16 oder am Behälter 16 installierten Heizung statt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2602287 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines erstarrungsfähigen flüssigen Stoffs (13) - insbesondere eines inerten Stoffs (13), vorzugsweise Wasser - in einem Behälter (16), dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Vorhersage einer Menge (V13) flüssigen oder festen Stoffs (13) in dem Behälter (16) ein Berechnungsmodell (203) verwendet wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungsmodell (203) verwendet wird, nachdem eine Eigenschaft erfasst wurde, welche auf ein möglicherweise erfolgtes, zumindest teilweises Erstarren des Stoffes (13) hinweist.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft eine Temperatur (T), insbesondere eine Temperatur (T13) des Stoffs (13) im Behälter (16) oder eine Umgebungstemperatur (TU16) des Behälters (16) oder eine Umgebungstemperatur (TU) einer Vorrichtung (85), in der sich der Behälter (16) befindet, ist.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer (dT) erfasst wird, während der die Temperatur (T) niedriger als eine Erstarrungstemperatur (TE13) des Stoffs (13) war.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatur-Zeit-Profil ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des Berechnungsmodells (203) vorhergesagte Menge (V13) flüssigen Stoffs (13) in dem Behälter (16) zumindest im Zeitraum bis zu einem Beginn eines Herausförderns aus dem Behälter (16) in mehrere Teilmengen unterteilt wird oder sich aus verschiedenen Teilmengen ergibt - insbesondere in eine Leitungsfüllmenge (VLF), in eine Verbrauchspuffermenge (VP) und erforderlichenfalls in eine druckbedingte Ausdehnungsfüllmenge (VLD).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Vorhersage der Menge flüssigen oder festen Stoffs in dem Behälter verwendete Berechnungsmodell ein vergangenes Herausförderbetriebsverhalten aus dem Behälter berücksichtigt wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein vergangenes Herausförderbetriebsverhalten in Abhängigkeit eines vergangenen Betriebsverhaltens eines Verbrauchers des flüssigen Stoffs (13) - insbesondere eines Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine - beschrieben wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschreibung des vergangenen Betriebsverhaltens des Verbrauchers (40) mehrere Verhaltenskategorien bestimmt werden, die jeweils unterschiedliche Betriebsverhalten des Verbrauchers (40) des flüssigen Stoffs (13) beschreiben, und dass nach einer Betriebsphase des Verbrauchers (40) eine Einteilung der Betriebsphase in eine Verhaltenskategorie erfolgt.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Anzahl an vergangenen Betriebsverhalten je Verhaltenskategorie ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zeitkategorien bestimmt werden, die jeweils unterschiedliche Dauern der Betriebsverhalten des Verbrauchers (40) des flüssigen Stoffs (13) beschreiben, und dass nach einer Betriebsphase des Verbrauchers (40) eine Einteilung der Betriebsphase in eine Zeitkategorie erfolgt.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Anzahl an vergangenen Betriebsverhalten je Zeitkategorie ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer Kategorie je ein Faktor zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Beginn eines Herausförderbetriebs ermittelt wird, welche Verhaltenskategorie und/oder welche Zeitkategorie erwartet wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für den Beginn eines Betriebs des Herausförderns in Abhängigkeit eines zu erwartenden Betriebsverhalten einer Brennkraftmaschine als Verbraucher des flüssigen Stoffs (13), wobei die Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug betrieben wird, ermittelt wird, welche zu erwartende Fahrstrecke das Kraftfahrzeug voraussichtlich zurücklegen wird und anhand von Eigenschaften der Fahrstrecke ein Berechnungsmodell ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Orientierungswert für ein Förderverhalten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erstarrungsfähige flüssige Stoff (13) in mindestens einen Brennraum (52) einer Brennkraftmaschine gespritzt wird, der dadurch einen Verbrennungsvorgang im Brennraum (52) beeinflusst.